專利名稱：電磁式搖擺機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及健身器械，更具體地說(shuō)是一種使人體在平躺狀態(tài)下讓四肢模擬魚(yú)類左右搖擺的健身器械。
背景技術(shù)：
搖擺機(jī)是一種使人體在平躺狀態(tài)下讓四肢模擬魚(yú)類左右搖擺的鍛煉器械。目前的搖擺機(jī)都是采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。電機(jī)工作時(shí)，與電機(jī)減速器轉(zhuǎn)軸1(轉(zhuǎn)動(dòng)頻率f0＝2.33±0.08Hz)固定在一起的曲柄2會(huì)繞著電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，曲柄2的另一端則在滑槽3中作相對(duì)于滑槽3的上下運(yùn)動(dòng)，這時(shí)曲柄2就對(duì)滑槽3產(chǎn)生一個(gè)左右方向往復(fù)循環(huán)的推、拉力，使得滑板4帶動(dòng)腳臺(tái)5沿著導(dǎo)軌6左右往復(fù)移動(dòng)。這種曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的搖擺機(jī)存在著較大的缺點(diǎn)1、曲柄2在轉(zhuǎn)動(dòng)到左右兩個(gè)死點(diǎn)位置時(shí)，不可避免地會(huì)出現(xiàn)換向沖擊力，從而產(chǎn)生沖擊噪聲；2、曲柄3和滑槽4之間、滑板4和導(dǎo)軌6之間都存在著較大的滑動(dòng)摩擦，從而產(chǎn)生摩擦噪聲；3、腳臺(tái)5在沖擊力和摩擦力的作用下會(huì)發(fā)生共振，從而產(chǎn)生腳臺(tái)5的低頻“嗡”聲。
4、該機(jī)構(gòu)是將電能通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，再通過(guò)減速器和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為滑塊左右平動(dòng)的機(jī)械能，每一個(gè)傳動(dòng)環(huán)節(jié)中都要消耗一部分能量，因此效率相對(duì)較低、能耗相對(duì)較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低、能量損耗小的電磁式搖擺機(jī)。
本發(fā)明電磁式搖擺機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是設(shè)置直線磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是在兩側(cè)機(jī)架的對(duì)稱位置上分別設(shè)置電磁鐵，兩側(cè)電磁鐵具有交變的、并且互為相反的電磁極性，在位于兩側(cè)電磁鐵之間的托架上固定設(shè)置永磁體，搖擺腳臺(tái)通過(guò)托架固定設(shè)置在移動(dòng)架上，移動(dòng)架可沿著固定在兩側(cè)機(jī)架之間的直線導(dǎo)軌往復(fù)移動(dòng)，在兩側(cè)機(jī)架與移動(dòng)架之間設(shè)置復(fù)位彈簧。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于所述移動(dòng)架與直線導(dǎo)軌之間為滾動(dòng)配合。
所述電磁鐵的激勵(lì)電流是由信號(hào)發(fā)生與放大單元產(chǎn)生的頻率與搖擺機(jī)的搖擺頻率f0一致的正弦信號(hào)。
在所述信號(hào)發(fā)生與放大單元中，以電感量為L(zhǎng)的電磁鐵和電容量為C的電容器構(gòu)成串聯(lián)諧振電路，其電路參數(shù)的設(shè)置滿足下式f0=12πLC=2.33±0.08(Hz)]]>設(shè)置所述每側(cè)復(fù)位彈簧的剛度為k/2，設(shè)置由移動(dòng)架、托架、搖擺腳臺(tái)和搖擺的人體下肢在內(nèi)的搖擺體的總質(zhì)量為M，在由所述復(fù)位彈簧和搖擺體構(gòu)成的單自由度“彈簧——質(zhì)量系統(tǒng)”中的諧振頻率等于激勵(lì)信號(hào)的變化頻率f0=12πkM=2.33±0.08(Hz)]]>與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明利用同性相斥和異性相吸的電磁理論，以電磁機(jī)構(gòu)使移動(dòng)架在沿著直線導(dǎo)軌的直線方向上受到往復(fù)移動(dòng)的電磁力的驅(qū)動(dòng)，從而形成搖擺腳臺(tái)的擺動(dòng)，動(dòng)作可靠。
2、本發(fā)明采用電磁驅(qū)動(dòng)，直接將電能轉(zhuǎn)換為移動(dòng)架左右平動(dòng)的機(jī)械能，中間環(huán)節(jié)少、無(wú)耗能較大的滑動(dòng)摩擦，并且電磁激勵(lì)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)都是工作在諧振狀態(tài)，因此，系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲和消耗的能量都相對(duì)較小，具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。
3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)施。


圖1為已有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中標(biāo)號(hào)1電機(jī)減速器轉(zhuǎn)軸、2曲柄、3滑槽、4滑板、5腳臺(tái)、6導(dǎo)軌。
圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明另一工作狀態(tài)示意圖。
圖2、圖3中標(biāo)號(hào)1直線導(dǎo)軌、2搖擺腳臺(tái)、3托架、4移動(dòng)架、5永磁體、6電磁鐵、7機(jī)架、8復(fù)位彈簧。
以下通過(guò)具體實(shí)施方式
，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，兩側(cè)機(jī)架7對(duì)稱位置上分別設(shè)置電磁極性互為相反的電磁鐵6，兩側(cè)電磁鐵6之間的托架3上固定設(shè)置永磁體5，托架3、搖擺腳臺(tái)5與移動(dòng)架4固定在一起并可沿著固定在兩側(cè)機(jī)架之間的直線導(dǎo)軌1移動(dòng)，復(fù)位彈簧8設(shè)置在兩側(cè)機(jī)架7與托架3之間。當(dāng)兩側(cè)電磁鐵6的極性交替變換時(shí)，會(huì)對(duì)托架3上的永磁體5產(chǎn)生交變電磁力作用，使與永磁體5固定在一起的移動(dòng)架4帶動(dòng)搖擺腳臺(tái)2沿直線導(dǎo)軌1進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)。
具體實(shí)施中，在移動(dòng)架4與直線導(dǎo)軌1之間采用滾動(dòng)配合，以減小摩擦阻力。
圖2、圖3所示，設(shè)置電磁鐵6的激勵(lì)電流由信號(hào)發(fā)生與放大單元提供，激勵(lì)電流的頻率和瞬時(shí)極性由信號(hào)發(fā)生與放大單元發(fā)出的正弦信號(hào)控制，正弦信號(hào)變化頻率為搖擺頻率f0，其工作過(guò)程如下在正弦信號(hào)的正半周，A端為+，B端為-。此時(shí)，電磁鐵的磁極性如圖2所示，左側(cè)的電磁鐵對(duì)移動(dòng)架4產(chǎn)生向左的吸力，而右側(cè)的電磁鐵對(duì)移動(dòng)架4產(chǎn)生向左的推力，在這兩個(gè)力的共同作用下，移動(dòng)架4通過(guò)托架3帶動(dòng)搖擺腳臺(tái)2向左擺動(dòng)。
在正弦信號(hào)的負(fù)半周，A端為-，B端為+。此時(shí)，電磁鐵的磁極性如圖3所示，左側(cè)的電磁鐵6對(duì)移動(dòng)架4產(chǎn)生向右的推力，而右側(cè)的電磁鐵6對(duì)移動(dòng)架4產(chǎn)生向右的吸力，在這兩個(gè)力的共同作用下，移動(dòng)架4帶動(dòng)搖擺腳臺(tái)2向右移動(dòng)。
本實(shí)施例中，激勵(lì)電流采用正弦信號(hào)可以有效避免移動(dòng)架在換向時(shí)產(chǎn)生較大的換向加速度，使得移動(dòng)架在左右兩個(gè)極限位置時(shí)的位移變化和速度變化都是最小，也就是此位置處的加速度和沖擊力最小。
具體實(shí)施中，應(yīng)合理設(shè)置電磁鐵的電感量L和電容器的電容量C，使由LC構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路的諧振頻率等于搖擺機(jī)的搖擺頻率f0=12πLC=2.33±0.08(Hz)]]>此時(shí)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)能量為最小。
設(shè)復(fù)位彈簧的總剛度為k，并設(shè)由移動(dòng)架、托架、搖擺腳臺(tái)和人體下肢在內(nèi)的搖擺體的總質(zhì)量為M，使由復(fù)位彈簧和搖擺體構(gòu)成的單自由度“彈簧——質(zhì)量系統(tǒng)”的諧振頻率也等于搖擺機(jī)的搖擺頻率f0=12πkM=2.33±0.08(Hz)]]>這樣，搖擺體也處于諧振狀態(tài)，搖擺體左右搖擺時(shí)所需要的激勵(lì)能量最小，因此也能大大降低電磁鐵的驅(qū)動(dòng)能量。
權(quán)利要求
1.電磁式搖擺機(jī)，其特征是設(shè)置直線磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是在兩側(cè)機(jī)架(7)的對(duì)稱位置上分別設(shè)置電磁鐵(6)，兩側(cè)電磁鐵(6)具有交變的、并且互為相反的電磁極性，在位于兩側(cè)電磁鐵之間的托架(3)上固定設(shè)置永磁體(5)，搖擺腳臺(tái)(2)通過(guò)托架(3)固定設(shè)置在移動(dòng)架(4)上，移動(dòng)架(4)可沿著固定在兩側(cè)機(jī)架之間的直線導(dǎo)軌(1)往復(fù)移動(dòng)，在兩側(cè)機(jī)架(7)與移動(dòng)架(4)之間設(shè)置復(fù)位彈簧(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式搖擺機(jī)，其特征是所述移動(dòng)架(4)與直線導(dǎo)軌(1)之間為滾動(dòng)配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式搖擺機(jī)，其特征是所述電磁鐵(6)的激勵(lì)電流是由信號(hào)發(fā)生與放大單元產(chǎn)生的頻率與搖擺機(jī)的搖擺頻率f0一致的正弦信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁式搖擺機(jī)，其特征是在所述信號(hào)發(fā)生與放大單元中，以電感量為L(zhǎng)的電磁鐵和電容量為C的電容器構(gòu)成串聯(lián)諧振電路，其電路參數(shù)的設(shè)置滿足下式f0=12πLC=2.33±0.08(Hz).]]>
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁式搖擺機(jī)，其特征是設(shè)置所述每側(cè)復(fù)位彈簧(8)的剛度為k/2，設(shè)置由移動(dòng)架(4)、托架(3)、搖擺腳臺(tái)(2)和搖擺的人體下肢在內(nèi)的搖擺體的總質(zhì)量為M，在由所述復(fù)位彈簧和搖擺體構(gòu)成的單自由度“彈簧——質(zhì)量系統(tǒng)”中的諧振頻率等于激勵(lì)信號(hào)的變化頻率f0=12πkM=2.33±0.08(Hz).]]>
全文摘要
電磁式搖擺機(jī)，其特征是設(shè)置直線磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是在兩側(cè)機(jī)架的對(duì)稱位置上分別設(shè)置電磁鐵，兩側(cè)電磁鐵具有交變的、并且互為相反的電磁極性，在位于兩側(cè)電磁鐵之間的托架上固定設(shè)置永磁體，搖擺腳臺(tái)通過(guò)托架固定設(shè)置在移動(dòng)架上，移動(dòng)架可沿著固定在兩側(cè)機(jī)架之間的直線導(dǎo)軌往復(fù)移動(dòng)，在兩側(cè)機(jī)架與移動(dòng)架之間設(shè)置復(fù)位彈簧。當(dāng)兩側(cè)電磁鐵極性在信號(hào)發(fā)生單元的控制下交替變換時(shí)，對(duì)托架上的永磁體產(chǎn)生交變電磁力作用，使與永磁體固定在一起的移動(dòng)架就帶動(dòng)搖擺腳臺(tái)沿直線導(dǎo)軌進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)。本發(fā)明運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低、能量損耗小。
文檔編號(hào)A63B22/00GK101091683SQ20071002528
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者鮑俊瑤 申請(qǐng)人:鮑俊瑤